西三洼一、二维衔接数学模型的研究及洪水风险分析

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中国是世界上河流最多的国家之一,许多大中城市都建立在河道两侧,然后洪水频发,给当地带来了较大的损失。近年来为了避免洪水对城市的危害,在河道两侧宽阔区域建立蓄滞洪区来缓滞洪水。一般蓄滞洪区的面积较大,在区域内有村镇、公路、铁路等设施,为了保障居民生命财产安全及设施安全,需要在滞洪区内研究并完善防洪调度预案。本文采用计算机编程模拟蓄滞洪区洪水演进进程并进行滞洪区洪水风险评估,可以进行防洪方案调度,降低洪灾损失。本文通过模化河道建立一维河道型网格模型,在滞洪区内根据地形变化自动划分无结构多边形网格,在考虑蓄滞洪区内的公路、铁路、堤防走向的基础上建立了二维复杂地形条件的网格模型。采用有限体积方法对控制方程进行离散,并将一、二维网格模型耦合,实现二者既嵌套又衔接的西三洼滞洪区洪水演进数值模型。根据63.8实测历史洪水资料来调试此模型,模型验证结果较好,模型可用于一、二维河道、滞洪区洪水演进数值模拟。采用数值模型对不同重现期频率的设计洪水进行洪水演进模拟计算,整理和统计了二十四种工况对应的模拟数据,得到各个滞洪区的启用时间、淹没面积、淹没水深、洪水流动速度等水情信息。对比分析各个工况的洪水演进成果,并绘制洪水演进淹没流程图、泛区流场图和水深等值线图,分析不同重现期洪水对泛区淹没的影响。绘制洪水风险图,为相关部门的防洪减灾提供决策依据。分别模拟了100年一遇洪水在蓄滞洪区地面沉降前后的洪水演进进程,计算泛区的淹没面积及滞洪量,比较两组数值,分析地面沉降对滞洪区运用的影响大小。本文研究了MIKE系列软件在一二维衔接上的应用条件,并建立模型模拟洪水演进,将此模型的模拟结果与前面的模型进行对比,结果基本一致。
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